摘 要

基于国家对氮氧化物排放的控制要求，SCR脱硝催化剂在燃煤电厂、钢厂、水泥、化工等行业被广泛应用。本文介绍了我国SCR脱硝催化剂的产生及资源化利用情况，并对现有的资源化利用工艺进行了分析，重点介绍了一种可促进SCR废脱硝催化剂资源利用最大化、避免造成二次环境污染的废旧脱硝催化剂回收利用工艺。

关键词：SCR废脱硝催化剂，回收利用，资源化利用

前 言

氮氧化物（NOx）是大气污染的主要成分之一。我国氮氧化物排放量中70％来自于煤炭的直接燃烧，而电力工业又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂是NOx排放的主要来源之一。电厂烟气中氮氧化物的排放控制是我国“十三五”的重点工作之一，烟气脱硝方法主要有选择性催化还原法（简称SCR）和选择性非催化还原法（简称SNCR）。SCR脱硝技术具有脱硝率高（90%）、选择性好、成熟可靠等优点，广泛应用于火电厂，是燃煤机组脱硝工艺的主流。采用选择性催化还原法进行烟气脱硝，必然需要大量脱硝催化剂。由于经济和市场原因，导致目前催化剂的寿命越来越短，从而产生了大量的SCR废脱硝催化剂。

2014年08月05日，环保部发布《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》，提出将废旧烟气脱硝催化剂(钒钛系)纳入到危险废物进行管理，并将其归类为《名录》中的“HW50”系列，同时也指出需将废旧烟气脱硝催化剂(钒钛系)的管理和再生、利用情况纳入污染物减排管理和危险废物规范化管理范畴。

1、脱硝催化剂简介

SCR系统中最关键的要素是催化剂，按照加工成型与物理外观划分，主要有蜂窝式、板式及波纹式三种，其中蜂窝式与板式是主流产品，蜂窝式催化剂是目前市场占有份额最高的。在理想状态下，脱硝催化剂可以长期使用，但在SCR装置实际运行中，多种原因可能会导致催化剂活性降低、寿命缩短。随着催化剂使用时间的增长，催化剂发生热老化，因过热而导致活性组分晶粒的长大甚至发生烧结而使催化活性下降；也会因遭受某些毒物的毒害而部分或全部丧失活性；亦会因一些污染物诸如油污、焦炭等积聚在催化剂表面上或堵塞催化剂孔道而降低活性。通常SCR脱硝催化剂的设计化学寿命约为3年。脱硝催化剂其主要成分是以二氧化钛（TiO2）为基材，以五氧化二钒（V2O5）为主要活性成分，以钨（WO3）、钼（MoO3）为抗氧化、抗毒化辅助成分。脱硝催化剂在使用过程中会富集烟气中大量的重金属（如铅、汞、镉、砷等，特别是被列为无机剧毒物质（B1082）的组分V2O5），因此必须加强废脱硝催化剂的循环再利用管理。对于不断产生的废烟气脱硝催化剂，建议开展资源化循环利用处置，确保资源最大化利用，循环使用，节约资源，保护环境。

2、废催化剂的产生及回收

2.1催化剂失活及损耗机理

催化剂失活可分为物理失活和化学失活两块，物理失活指的是催化剂在高温、高层的环境中，因催化剂表面飞灰沉积、孔结构阻塞以及热烧结等原因引起的失活和本体塌陷；化学失活指的是SCR脱硝运行过程中，煤质或飞灰中的碱金属、碱土金属以及P、As等元素阻塞孔道或与催化剂活性位点结合引起的活性破坏。

表面附着物主要有两大来源：煤燃烧产生的飞灰及化学反应产生的硫酸盐类物质，它们会大量附着在催化剂表面，造成孔隙阻塞以及喷氨时液氨的浪费。在SCR脱硝运行过程中，烟气会不断冲刷催化剂表面，由于脱硝催化剂的机械强度、催化性质等不相同，因此催化剂会有不同程度的磨损，从行业平均水平来看，新催化剂本体在运行过程中所发生的损耗，约为新催化剂本体重量的10%-20%，蜂窝式废旧催化剂模块回收后，从带铁框架模块到拆除铁框架后得到的废旧催化剂本体重量约为带铁框架模块总重量的45%-60%。

2.2废催化剂回收现状

2009年以前，我国SCR催化剂完全依赖进口，进口催化剂使用寿命为5-6年，2015年我国进入废催化剂回收期，2010年以来，我国国产生产的新催化剂平均使用寿命为1-3年。SCR脱硝催化剂通常采用“2 + 1”的安装方式，即先安装2层催化剂，大约1～2年后，再加装第3层；3层一起使用1～3年后，开始更换第一层，过1～2年后，更换第二层，再过1～2年后，更换第三层，如此循环。

火力发电未来仍将是人类社会最主流、最稳定的发电方式，截止至2021年底，我国已投运火电机组容量为12.9亿千瓦，在役催化剂超过180万m³，年产生废催化剂60万m³，根据相关统计数据，2022年1-8月，全国火电基建投资完成额480亿元，同比高增60%。火电项目审批显著加速。

3、SCR废催化剂回收处置资源化利用

3.1 SCR废催化剂资源化利用回收技术路线

国内目前主流对于废催化剂的资源化利用工艺：1）SCR废催化剂水洗除灰预处理、湿磨、高温高压浸出；2）浸取液降温加入碱反应再次洗涤、过滤、蒸发浓缩3）浸出渣加入盐酸反应，煅烧后制备再生钛白粉或钛钨粉；4）仲钨酸铵的制备；5）五氧化二钒的制备；6）废水回用处理。资源化利用处置工艺流程如图1所示。

图1：资源化利用处置工艺流程图

3.2 SCR废催化剂资源化利用情况分析

目前SCR废脱硝催化剂资源化利用工艺主要为提取废催化剂中的二氧化钛等有用物质，生产出高钛粉作为生产新催化剂的原料，进行资源循环利用，该工艺无害化处置的技术关键在于最大可能去除废烟气SCR 脱硝催化剂（钒钛系）中的各种有毒有害元素：砷、汞、钾、钠等，最大限度恢复二氧化钛和三氧化钨的物理结构和化学活性，使之成为可被再利用的合格新催化剂原料产品，将其成功的从工业废弃物变为可回收再利用资源。

经目前行业内调研来看，通过资源化利用工艺，从无害化处置后的蜂窝式废旧催化剂本体到加工成粉料产品当中所获得的二氧化钛（TiO2）含量约可达到70%-80%；因此，资源化利用技术最大限度的提取了废旧催化剂中主要有用元素，在对SCR废催化剂进行无害化处置的同时，有效的实现了资源循环再利用。

（此报告由中华环保联合会固危废及土壤污染治理专业委员会完成）